人民政協網9月3日電 作為高科技產業桂冠上的明珠——半導體芯片產業在經歷了一段周期性下滑后，今年以來強烈逆勢回暖，實現了10%的正增長。業內預測，在可預見的未來將進一步升溫，2030年將突破萬億美元大關。

作為半導體產業的消費大國，我國消費了全球6成以上芯片，其也成為繼石油之后，我國進口排名第一的商品。國投集團旗下中國電子工程設計院股份有限公司（以下簡稱中國電子院）是國內電子工程設計龍頭企業，承攬了國內90%以上顯示器件、60%以上存儲芯片、50%以上BAT企業數據中心的高端電子基礎設施設計業務。打造出又好又便宜的芯片，是中國電子院一直以來的使命和任務。

“我們為新中國建設而生，為電子工業發展而立。伴隨中國電子產業發展，我們一直專注于解決從實驗室到產業化的最后一公里難題?！敝袊娮釉憾麻L、全國工程勘察設計大師婁宇說。

半導體產業化有多難？

一顆小小的芯片究竟“卡”在哪兒？在消費電子領域，難點并不在于能不能造出芯片，而是能不能造出又好又便宜的芯片。

生產芯片的半導體生產廠，生產系統極其復雜，自動化程度高，工業設備昂貴，一般工廠投資都在數百億至上千億人民幣規模。工廠對環境要求極其嚴苛，需要超高精度的潔凈室，不含任何金屬離子和雜質的超純水，還要恒溫恒濕的生產條件，工藝設備的高精密性也對微振動環境控制的要求極為嚴格。此外，工廠巨大的耗電量和耗水量，也讓其維護日常生產的成本不斷攀升。

“實驗室與大規模量產有著本質不同，100個難題攻克了一個，對于科學實驗室來說就是成功，而大規模量產時100個問題解決了99個也不能算成功?！敝袊娮釉菏紫夹g官楊光明解釋道，對于半導體工廠來說，一個沒有解決的問題會導致生產線產品合格率低甚至生產不出產品。

“對此，我們從一座工廠的人機料法環全系統、全方位去規劃并不斷優化，持續降低企業的制造成本?！睏罟饷髡f。

護航產業化最后一公里

為解決產業化最后一公里中的難題，中國電子院研發并掌握了一系列自主知識產權和專有核心技術。

潔凈室內部圖片

芯片的制造需要非常干凈的環境，捕捉比頭發絲直徑還要小100倍的灰塵，難度非常大?！爸袊娮釉簱碛芯珳史謪^控制技術、微環境控制技術、氣流流型垂直度修正技術等，不僅能夠對潔凈環境要求高的部分進行精準控制，還能降低潔凈室的建設投資，并提供包括智能診斷服務在內的全周期服務保障，進一步提升良品率?！敝袊娮釉簼崈魧＜议惗榻B。

據了解，中國電子院持續將技術成果化，自主研發了平板式化學過濾器和化學過濾機組，是國內首臺商用的化學過濾設備，處理效率達到98%，填補國內技術空白。

某項目微振動控制現場

光刻是芯片制造的核心工藝，如果光刻時受到輕微振動干擾，就將造成偏離，整個芯片都將毀于一旦。如何準確辨識和控制這些微小振動，保證和提升半導體產品的精度和良品率，這就涉及到中國電子院另一項核心技術——微振動控制技術。中國電子院經過多年技術積累，成功研制出中國第一套大型主動控制隔振裝置，能夠實現在1~100HZ頻段內0.05um/s的振動速度，一舉打破國際壟斷，達到世界領先水平。

中國電子院微振動技術部門負責人金春峰介紹說：“我們首創提出‘測、避、抗、隔’綜合微振動控制理念，采用防微振有限元仿真模擬技術和多級分段的振動隔離技術，針對不同振源、不同設備，進行精細化分類防微振設計。”據悉，中國電子院主編的《電子工業防微振工程技術規范》，是國內第一部電子信息行業的微振動控制規范，填補了國內空白。該規范已發行英文版，提高了中國標準在國際上的影響力。

數智化改變產業生態

如今，人工智能和數字化潮流正以勢不可擋的趨勢改變著產業發展與生態，中國半導體產業未來如何破“卡”出圈，中國電子院給出的答案是——PSIM數字孿生工廠解決方案。

中國電子院首創的PSIM數字孿生工廠解決方案，致力于打造精益智能綠色的高科技工廠，即在工廠建設之前，構建一座虛擬工廠，利用“工藝技術+數字化仿真技術”，動態模擬工廠投產后實際運行，探尋最優設計方案。具體來說，就是通過精細化設計、精準化分析、數字化優化、智能化控制，最終實現建設投資降低、建設周期縮短、生產效率提升、運行成本下降的ITEC目標。

先進電子制造數字孿生工廠解決方案

“我們搭建形成了IC-MASTER數據系統，可以更好地為產業發展提供數字化智能化支撐服務。”數字化技術負責人程星華介紹，該系統可為芯片制造提供所需的高精度控制，生產運行分析涉及的海量數據，通過仿真技術有效支撐精益制造。

“目前這一技術已應用在多個項目，實踐證明，其解決了工藝源頭與廠務系統斷點難題，實現運行效率提升5%以上，系統優化8%以上，降低投資12%以上，局部環節優化后有效實現年運行成本降低近千萬元。”中國電子院總經理夏連鯤介紹說。（邢艷嬌）